原创《钢桁架一砼楼屋盖自振频率计算方法》
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[摘 要]在一些体育类建筑中,当楼面、屋面因功能要求常常采用钢管桁架上铺混凝土板结构,在桁架结构楼盖舒适度分析时,考虑楼板刚度贡献,其竖向自振频率、楼盖竖向振动峰值加速度等结果会有一些有利影响.本文通过举例进行计算对比分析,阐述在考虑楼板贡献时竖向自振频率计算方法.
[关键词]钢桁架；砼楼盖；竖向自振频率
文章编号：2095 - 4085( 2018) 08 - 0011 - 02
某案例中游泳馆屋盖,主跨34m,屋面为种植屋面+局部铺砖上人屋面,屋面桁架中心矢高2. 3m,中心距2. 9m,桁架上下弦均采用双钢管,管距0.6m,上弦最大断面为c219×24,下弦最大截面为c219×20,腹杆c120 xl0~e 140 x12.桁架上铺1.0厚波高51mm的镀锌压型钢板+100厚C30现浇砼.屋面做法厚度均为500mm(图1).
本文采用三种不同计算方法分析屋盖的自振频率,分别为单榀桁架分析法,1．单榀桁架分析法,2．空间桁架+楼板单元分析法（表1）.
结果分析如下.
1．自振频率值：分析法1<分析法2<分析法3,分析法1.
2．分析法1因未考虑楼盖贡献,其得出的自振频率值最低.
3．分析法2考虑了楼板的刚度贡献,上弦管如图2所示,采用了截面设计器进行定义,虽然截面几何中心与下弦中心间的距离也为2. 3m,模型中实际钢管中心及楼板均低于实际设计位置,其计算出来的自振频率居中,也低于实际值.
4．分析法3中采用的模型,其中钢管及楼板最接近于实际设计位置,计算出来的自振频率最高,相对于不考虑楼板刚度贡献的结果高出15%左右.该模型的成立的关键点就是必须保证砼楼板与桁架上弦能够共同工作、协调变形.实际设计中由于楼板与钢管上弦采用栓钉连接,根据计算,通过调整栓钉直径及间距,满足两者之间的协调变形不难做到.
注1：虽然本案例中桁架自振频率仍低于规范对“大跨度楼盖的自振频率不宜3Hz”的要求,但本案例屋顶主要为种植土屋面配少量人行铺装屋面,本身屋面较重,屋面活动人员数量有限,固本项目不需作进一步的人行激励荷载下的楼盖竖向振动加速度分析.
综上所述,在实际结构设计中,计算竖向自振频率时宜尽量采用有楼板刚度贡献的计算方法,其得出的结果更趋于实际,对于需要进一步竖向振动分析及配置减振系统项目,竖向自振频率是一个比较关键的中间参数.
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